天然氣工業(yè)氣液化裝置的運(yùn)用分析

前言：想要寫(xiě)出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了天然氣工業(yè)氣液化裝置的運(yùn)用分析范文，希望能給你帶來(lái)靈感和參考，敬請(qǐng)閱讀。

摘要：隨著我國(guó)工業(yè)發(fā)展對(duì)能源清潔度的要求越來(lái)越高，天然氣作為一種清潔的新型能源，走進(jìn)我們的工業(yè)生產(chǎn)，并成為了當(dāng)今工業(yè)發(fā)展中的主要能源，對(duì)于國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)意義重大。而在天然氣的眾多應(yīng)用形式中，液化天然氣是我國(guó)目前在天然氣應(yīng)用中的主要形式，可以減小環(huán)境污染、提高天然氣的利用率。本文重點(diǎn)闡述了目前我國(guó)天然氣液化工藝的現(xiàn)狀，并對(duì)幾個(gè)典型設(shè)備進(jìn)行分析，闡述了小型天然氣液化裝置的幾種技術(shù)創(chuàng)新，希望能夠推動(dòng)我國(guó)小型天然氣液化裝置的技術(shù)進(jìn)步，推動(dòng)我國(guó)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：天然氣工業(yè);小型裝置;應(yīng)用分析

天然氣中含量最高的物質(zhì)是甲烷,也含有一些其他的碳?xì)浠衔?。甲烷無(wú)色無(wú)味、在燃燒前和燃燒后都幾乎沒(méi)有毒性、燃燒后釋放出的熱量高、燃燒產(chǎn)物清潔環(huán)保，正是由于這些特性，甲烷目前被世界各個(gè)國(guó)家作為工業(yè)發(fā)展中的主要能源。我國(guó)雖然幅員遼闊、地大物博，但我國(guó)的天然氣和汽油的儲(chǔ)藏含量卻十分不均衡。所以為了滿足我國(guó)工業(yè)發(fā)展的能源需，國(guó)家加強(qiáng)了對(duì)天然氣的開(kāi)采和利用。為了在工業(yè)發(fā)展的同時(shí)盡量降低對(duì)環(huán)境的破壞程度，我們主要以液化天然氣的形式來(lái)利用天然氣，而且液化天然氣還具有便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)。所以，小型天然氣液化裝置的研究在我國(guó)具有良好的發(fā)展前景。

1國(guó)內(nèi)小型天然氣液化裝置的研究現(xiàn)狀

隨著我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了一批典型的小型天然氣液化裝置?，F(xiàn)在，本文對(duì)這些裝置的原理和技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析和總結(jié)。

1.1四川的小型天然氣液化裝置

四川目前采用的小型天然氣液化裝置極為簡(jiǎn)約環(huán)保。該裝置把天然氣本身作為制冷劑機(jī)制，利用氣體軸承對(duì)氣體進(jìn)行制冷，這時(shí)，氣體的進(jìn)出口兩端的氣壓便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)差值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的大幅度降溫。四川液化設(shè)備有很多優(yōu)點(diǎn)，第一，它用天然氣本身的壓強(qiáng)差進(jìn)行冷卻，不需要利用儀表對(duì)液化過(guò)程中的壓強(qiáng)值進(jìn)行測(cè)量，節(jié)省電能。第二，這個(gè)設(shè)備不需要機(jī)器對(duì)天然氣進(jìn)行壓縮，很大程度上縮減了成本。第三，這套實(shí)驗(yàn)裝置占地面積小、重量輕，便于安裝、檢修和拆除。

1.2吉林油田的小型天然氣液化裝置

由于甲烷在燃燒時(shí)主要產(chǎn)生二氧化碳和氧氣，基于這一思路，吉林油田通過(guò)使天然氣脫水和脫二氧化碳的技術(shù)先對(duì)甲烷進(jìn)行分解、之后再對(duì)分解產(chǎn)物進(jìn)行合成的技術(shù)實(shí)現(xiàn)天然氣的液化。這種工藝非常新穎，并且在液化過(guò)程中采用了氮?dú)庋h(huán)工藝，和四川液化裝置中的軸承冷卻相比成本更低更耐用、并且簡(jiǎn)化了操作步驟。

1.3陜北氣田的小型天然氣液化裝置

陜北氣田的液化裝置主要通過(guò)多級(jí)預(yù)冷器的相互配合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣的制冷液化。其中，通過(guò)第二預(yù)冷器冷卻后的氣體，一部分會(huì)重新進(jìn)入第一級(jí)預(yù)冷器中，加強(qiáng)第一級(jí)預(yù)冷器的冷卻效果；其他的氣體是液化天然氣的主要來(lái)源，這些氣體會(huì)流入分離器實(shí)現(xiàn)液化，流入液化天然氣的儲(chǔ)存罐。這種小型天然氣液化裝置首次采用了天然氣的直接分離技術(shù)，是我國(guó)天然氣液化領(lǐng)域的一大進(jìn)步。陜北的天然氣液化裝置還采用了氣體制冷機(jī)輔助透平膨脹機(jī)進(jìn)行制冷，優(yōu)化了制冷效果；除此之外，這套裝置對(duì)產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行了重復(fù)利用，避免了氣體排放到大氣中而對(duì)大氣質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。

1.4中原油田的小型天然氣液化裝置

中原油田的天然氣液化冷卻裝置在制冷機(jī)方面擁有獨(dú)特的技術(shù)，該設(shè)備采用采用丙烷和乙烯作為制冷劑，并且也采用了多級(jí)循環(huán)的模式。首先，先將天然氣通過(guò)進(jìn)氣口輸入裝置中，其次氣體流入分液罐從而實(shí)現(xiàn)氣體和液體的分離，然后氣體再進(jìn)入過(guò)濾器中過(guò)濾掉其中的大顆粒雜質(zhì)、實(shí)現(xiàn)初步凈化。在實(shí)現(xiàn)初步凈化后便可以對(duì)天然氣進(jìn)行脫水和脫二氧化碳處理，這時(shí)要有兩臺(tái)干燥機(jī)互相配合、完成液化，其中有一臺(tái)要對(duì)脫水和脫二氧化碳后的氣體進(jìn)行干燥，另一臺(tái)對(duì)過(guò)濾后的氣體再合成，完成這些工藝后還要通過(guò)丙烷制冷的工藝對(duì)天然氣進(jìn)行冷卻液化。通過(guò)以上對(duì)生產(chǎn)流程的描述，我們可以看出該裝置是利用大氣壓來(lái)運(yùn)行的，大大節(jié)省了能源也提高了經(jīng)濟(jì)效益，而且這項(xiàng)工藝在運(yùn)行中不易發(fā)生故障、穩(wěn)定性好。

1.5哈爾濱的小型天然氣液化裝置

哈爾濱的小型天然氣液化裝置也是通過(guò)使甲烷脫水和脫二氧化碳的技術(shù)來(lái)初步分解天然氣，但在生產(chǎn)過(guò)程中，該設(shè)備采用發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)液化設(shè)備進(jìn)行供能。當(dāng)天然氣被脫水和脫二氧化碳分解后，要進(jìn)入燃燒器進(jìn)行加熱，使其氣化，之后將氣體引入氣體運(yùn)輸系統(tǒng)。這種系統(tǒng)生產(chǎn)的液化天然氣純度更高、更清潔，但是也存在一定的弊端：因?yàn)槿紵鲀?nèi)部和外部的空氣存在溫度差，所以會(huì)發(fā)生熱量的傳遞，這對(duì)氣體的液化會(huì)產(chǎn)生一定的影響，所以我們?cè)谏a(chǎn)時(shí)要時(shí)刻關(guān)注燃燒器內(nèi)部的溫度，比較耗費(fèi)人力。

2小型天然氣液化裝置的技術(shù)創(chuàng)新與優(yōu)化

為了優(yōu)化我國(guó)的小型天然氣液化裝置，我們要緊緊圍繞便于操作、安全生產(chǎn)和熱值大的核心思想，對(duì)天然氣液化技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究和優(yōu)化。要通過(guò)改變生產(chǎn)過(guò)程中的一些參數(shù)，例如液化所加的壓力、燃燒溫度、投入物料的比例、化學(xué)平衡的負(fù)反饋等，對(duì)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的平衡進(jìn)行重新計(jì)算，從而優(yōu)化天然氣的液化工藝。除此之外，我們還可以通過(guò)升級(jí)設(shè)備來(lái)改變?cè)O(shè)備內(nèi)的氣溫穩(wěn)定程度和受熱面積等來(lái)改善液化效果。再次，我們還要對(duì)液化的過(guò)程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)成本的預(yù)算，控制各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以獲得更大的經(jīng)濟(jì)收益。以下三種方法是對(duì)小型天然氣液化裝置的技術(shù)創(chuàng)新的一些分析和思考。

2.1對(duì)小型天然氣液化裝置采取級(jí)聯(lián)式液化

級(jí)聯(lián)式液化流程也叫做階梯式液化，這種液化方法在帶負(fù)載的天然氣液化裝置中比較適用。這種液化裝置由許多獨(dú)立的液化制冷裝置組成,他們之間相互聯(lián)系、構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。在各級(jí)系統(tǒng)之間，會(huì)發(fā)生熱量的傳遞，這也就保證了液化設(shè)備恒溫運(yùn)行。級(jí)聯(lián)式液化的優(yōu)點(diǎn)是消耗的能量少、經(jīng)濟(jì)環(huán)保，而且制冷機(jī)易于制備，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。但這項(xiàng)技術(shù)也存在一定的缺點(diǎn)，比如：許多冷卻設(shè)備進(jìn)行級(jí)聯(lián)、相互干擾、增多了操作步驟，而且這種設(shè)備體積大、占用空間大，不便于運(yùn)輸、安裝和維修。如果其中一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障，容易對(duì)其它設(shè)備產(chǎn)生不良影響。其次，若要對(duì)這個(gè)龐大的體系進(jìn)行管控，需要犧牲大量的人力物力財(cái)力，不利于節(jié)省成本。因此，這項(xiàng)技術(shù)如果想要投入生產(chǎn)的話，我們還要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的改良。

2.2對(duì)小型天然氣液化裝置采取混合制冷劑液化工藝

既然級(jí)聯(lián)式液化工藝的設(shè)備運(yùn)行極其繁瑣，我們就可以將各個(gè)步驟中的制冷劑進(jìn)行混合，從而簡(jiǎn)化生產(chǎn)步驟。通過(guò)研究，我們可以將碳?xì)浠衔锖偷獨(dú)膺M(jìn)行混合作為天然氣液化過(guò)程中的制冷劑。擁有了混合制冷劑以后，我們就不再需要逐級(jí)對(duì)天然氣進(jìn)行液化，而是可以直接得到天然氣液化后的產(chǎn)物。與級(jí)聯(lián)式的液化工藝相比，混合制冷卻劑液化工藝設(shè)備少、操作簡(jiǎn)單、流程得到大大簡(jiǎn)化而且便于設(shè)備故障時(shí)的維修、減少了監(jiān)控設(shè)備的人力投入。但是混合制冷卻劑液化工藝中的化學(xué)反應(yīng)較為復(fù)雜、會(huì)消耗大量的能量，而且在制冷劑的制備中要投入大量的時(shí)間與資金，最重要的是，各個(gè)化學(xué)反應(yīng)相混合，不利于在制備中對(duì)某一特定參數(shù)進(jìn)行控制與檢測(cè)。但是混合制冷劑液化工藝仍然是目前的工業(yè)生產(chǎn)中最具有創(chuàng)新性的生產(chǎn)工藝，它可以實(shí)現(xiàn)在液化過(guò)程中的連續(xù)溫度變化，避免出現(xiàn)溫度斷層，可以保證制冷劑與天然氣的混合更均勻，基于以上的優(yōu)點(diǎn)，這項(xiàng)混合制冷卻劑液化技術(shù)是未來(lái)我國(guó)天然氣液化工業(yè)的最佳發(fā)展趨勢(shì)，具有很好的發(fā)展前景。

2.3利用膨脹機(jī)對(duì)小型天然氣液化裝置進(jìn)行改善

膨脹機(jī)液化這一技術(shù)利用制冷劑在膨脹機(jī)中的循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)天然氣的液化。當(dāng)天然氣被通入膨脹機(jī)后，天然氣會(huì)在膨脹機(jī)的作用下發(fā)生膨脹，通過(guò)膨脹對(duì)外做功、輸出能量，因此這一個(gè)步驟，可以為冷卻裝置的運(yùn)行提供能量。更為方便的是，如果氣體輸入與輸出口處的氣體的壓強(qiáng)存在差值，那么整個(gè)的液化過(guò)程就不需要其他能源再對(duì)設(shè)備進(jìn)行供能。顯而易見(jiàn)，膨脹機(jī)液化工藝是對(duì)現(xiàn)有的液化工藝的一個(gè)整合，在最大程度上規(guī)避了現(xiàn)有液化工藝的缺點(diǎn)。首先，膨脹機(jī)液化工藝操作簡(jiǎn)單、可以隨時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)、便于維修與拆裝;其次，和四川的小型天然氣液化裝置一樣，利用天然氣自身的壓強(qiáng)差進(jìn)行制冷，節(jié)省了大量的成本和能源。但這種工藝也存在一定的弊端，比如進(jìn)入制冷裝置中的氣體不能含有水分，此外，利用天然氣自身的壓強(qiáng)差進(jìn)行制冷時(shí)，回流動(dòng)力容易不足，造成產(chǎn)出率較低，一定程度上減少了經(jīng)濟(jì)效益。但是由于膨脹機(jī)制冷工藝的種種優(yōu)點(diǎn)，這項(xiàng)工藝還是受到了很多企業(yè)的關(guān)注。

3結(jié)語(yǔ)

雖然我國(guó)在工業(yè)化和環(huán)境保護(hù)的進(jìn)程中已經(jīng)取得了不小的成就，但我國(guó)在工業(yè)化進(jìn)程和能源利用上仍然任重道遠(yuǎn)，因?yàn)槲覀兊南到y(tǒng)還有待升級(jí)、技術(shù)還有待創(chuàng)新、理論成果還有待開(kāi)創(chuàng)。同時(shí)我們也要意識(shí)到液化天然氣對(duì)我國(guó)工業(yè)發(fā)展的重大意義，它不僅可以減少工業(yè)發(fā)展中的環(huán)境污染，還比同樣質(zhì)量的其他燃料熱值高。同時(shí)是根據(jù)我國(guó)資源的一個(gè)合理應(yīng)用。所以我們一定要對(duì)天然氣進(jìn)行科學(xué)開(kāi)采和合理利用，不斷推進(jìn)我國(guó)的社會(huì)主義工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊克劍,姚中良.天然氣液化裝置的設(shè)計(jì)[J].天然氣工業(yè),2018.14(2):84-85.

[2]顧安忠,石玉美.汪榮順.中國(guó)液化天然氣的發(fā)展小石油化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)[J].2017.19(1):1-7.

[3]李奇.中原油田建首家液化天然氣工廠技術(shù)，2018.19(6):30-33.

[4]張宏偉,焦文玲,王奎昌.天然氣的凈化與液化工藝小煤氣與熱力，2019.24(3):170-173.

作者：李昌華 單位：中石化勝利股份有限公司純梁采油廠集輸大隊(duì)